太赫兹场和倾斜磁场对超晶格电子动力学特性调控规律研究

微带超晶格在磁场和太赫兹场调控下表现出丰富而复杂的动力学行为, 研究微带电子在外场作用下的输运性质对于太赫兹器件设计与研制具有重要意义. 本文采用准经典的运动方程描述了超晶格微带电子在沿超晶格生长方向(z方向)的THz场和相对于z轴倾斜的磁场共同作用下的非线性动力学特性. 研究表明, 在太赫兹场和倾斜磁场共同作用下, 超晶格微带电子随时间的演化表现出周期和混沌等新奇的运动状态. 采用庞加莱分支图详细研究了微带电子在磁场和太赫兹场调控下的运动规律, 给出了电子运行于周期和混沌运动状态的参数区间. 在电场和磁场作用下, 微带电子将产生布洛赫振荡和回旋振荡, 形成复杂的协同耦合振荡. 太赫兹场与这些协同振荡模式之间的相互作用是导致电子表现出周期态、混沌态以及倍周期分叉等现象的主要原因.     

偏斜椭圆激光驻波场作用下中性原子沉积纳米光栅结构特性分析

分析了椭圆激光驻波场的偏斜对中性原子运动过程和沉积过程的影响,对不同偏斜角度椭圆激光驻波场作用下中性铬原子沉积纳米光栅结构的特性进行了仿真研究,由仿真结果可以看出,随着偏斜椭圆形激光束偏斜角的增加,对应于不同y平面,激光驻波场汇聚中性原子所形成纳米光栅条纹的对比度不断减小、半高宽不断增大.当椭圆长短轴之比为2:1条件下,椭圆激光驻波场的偏斜角为0°时,纳米光栅的条纹半高宽为3.2 nm,条纹对比度为36:1,而当偏斜角为15°时,激光驻波场中心位置处的沉积条纹的半高宽为6.5 nm,条纹对比度为24:1,而当椭圆激光驻波场偏斜角度达到30°时,沉积条纹的单峰结构将会产生分裂,形成了双峰结构,且随着偏斜角的增加,沉积条纹的分裂越严重,纳米光栅的沉积质量越差.对于其他长短轴比例条件下的激光场亦可根据比例关系获得相应的纳米光栅沉积特性. 关键词： 原子光刻 偏斜椭圆激光驻波场 纳米光栅     

半刚性高分子链螺旋结构诱导纳米棒的有序结构

在自然界中, 螺旋结构广泛存在. 在熵的驱动下, 高分子链能在某些特殊情形下形成螺旋结构. 采用分子动力学方法研究了高分子链诱导纳米棒的自组装行为, 发现纳米棒/高分子链体系的构象与纳米棒的数量、高分子链的刚性等密切相关. 当纳米棒与高分子链之间存在适度吸附能时, 纳米棒能够形成三种完全不同的构象, 特别是在半刚性高分子链诱导下纳米棒能够形成线型排列. 研究结果对新型材料制备具有一定指导意义.     

椭圆型激光驻波场作用下Cr原子的汇聚特性研究

利用近共振激光驻波场操纵中性原子实现纳米级条纹沉积技术是一种新型的研制纳米结构长度标准传递的方法.分析了Cr原子在椭圆型激光驻波场作用下的沉积特性,分别对不同椭圆激光驻波场功率下Cr原子的沉积条纹及不同y平面上沉积条纹特性进行了模拟和分析.同时针对椭圆激光驻波场作用下Cr原子发散角对沉积条纹特性的影响进行了模拟计算,比较了不同发散角条件下沉积条纹的对比度和半高宽. 关键词： 原子光刻 椭圆激光驻波场 Cr原子     

原子与频率随时间变化场相互作用系统中场熵的演化

利用多光子Jaynes-Cummings模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场熵的演化规律.利用数值计算方法给出场熵随时间的演化曲线.研究结果表明:场熵的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值u越大调制作用越强,在场频率振荡的幅值u大于一定值后,场熵将按场频率周期性的变化规律作周期性振荡.     

随机外磁场作用下Ising自旋体系的随机共振

通过采用数字仿真手段，研究了经平均场处理的Ising自旋体系在弱确定性周期外场和随机外场（噪声场）混合驱动下的动态响应行为.着重考察了不同强度混合驱动外场作用下，Is ing自旋体系的非平衡动态转变所表现出区别于单纯确定性周期场作用下的新特征——随机 共振.选定体系非平衡动态转变的动态序参量Q为表征参量，系统模拟计算了混合驱动外场在多种参数组合下体系的动态响应特征，高场低温下的非连续动态转变和低场高温下的连续动态转变.模拟计算表明在适当混合驱动外场的作用下，Ising自旋体系具有随机共振现象，并诱发形成非 关键词： Ising自旋体系 随机共振 动态相变 对称性     

单斜结构纳米CePO4的控制合成与发光性能研究

利用水热法,调节反应体系中PO3-4/Ce3+摩尔比,低温控制合成了单斜结构CePO4纳米棒及花状纳米团簇.用XRD,FE-SEM,DSC-TG和荧光光谱分析了产物的相结构、晶粒尺寸、形貌及发光性能.结果显示,随PO3-4/Ce3+摩尔比的增加,单斜结构CePO4的合成温度降低,其形貌由棒状演变为花状纳米团簇.当PO3-4/Ce3+摩尔比较低时,得到CePO4纳米棒;当PO3-4/Ce3+摩尔比较高时,得到花状纳米团簇.产物的荧光光谱分析显示一维纳米棒的光致发光性能优于花状纳米团簇.原料H3PO4可重复利用,降低了合成CePO4的成本.     

相场法研究Fe-Cu-Mn-Al合金富Cu相析出机制

基于Ginzburg-Landau理论采用连续相场法模拟了Fe-15%Cu-3%Mn-x Al(质量分数x=1%, 3%, 5%)合金在873 K等温时效时纳米富Cu析出相沉淀机制及Al含量对富Cu相析出的阻碍效应.通过计算成分场变量和结构序参数,研究了富Cu析出相的形貌、颗粒密度、平均颗粒半径、生长和粗化动力学.研究结果表明:在时效早期阶段,纳米富Cu相通过失稳分解机制析出,由于原子扩散速率存在差异,从而形成以富Cu相为核心的核壳结构.随着时效时间延长,富Cu相析出物结构由体心立方转变为面心立方.其中Al和Mn原子在富Cu核外偏析形成Al/Mn簇,可以将其视为阻碍富Cu析出相形成的缓冲层;在沉淀过程中,随着Al含量的增大, Al/Mn金属间相促进了缓冲层的生长,阻碍富Cu析出相的生长和粗化.     

场频率随时间变化对原子偶极压缩效应的影响

利用J-C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过单光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中原子算符Sy压缩效应的演化规律.利用数值计算方法给出压缩量随时间的演化曲线.研究结果表明:原子算符压缩效应的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值u越大调制作用越强.随场频率变化的幅值u的增大,压缩效应减弱.在场频率振荡的幅值u大于一定值后,压缩量将按场频率周期性的变化规律作周期性振荡,     

不同频率的组合振荡场下产生正负电子对

吸收组合低频外场提供的多个不同能量的光子发生跃迁可以在真空中激发正负电子对.本文探究了在组合振荡场作用下,不同的外场频率对正负电子对产生的影响,研究结果表明：与单个振荡场类似,当双振荡场的频率和约为2.3m_ec²时,电子对产量达到极值.在双振荡场的频率和固定为2.3m_ec²的情况下,对不同组合频率下正负电子对的产量以及能谱分布进行了研究,发现当两场频率差较小时,电子对产量随时间演化会出现显著的“拍”现象.还发现两个振荡场频率差越小,电子对的单能性越好;场频率差越大时,电子对的产量越高、能谱范围越宽.通过对跃迁概率分布图的比较和分析,发现主要原因是频率差较大时能够发生显著跃迁的多光子跃迁形式数量增加,从而促进正负电子对(尤其是高能端电子对)的产生.     

非线性相互作用的自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的淬火动力学

研究了在二维自旋-轨道耦合的相互作用超冷玻色气体中存在一维光晶格时,超流条纹相到超固相的非平衡动力学.通过研究这一动力学过程中的缺陷(位相空间中的涡旋)及波函数的变化行为,利用涡旋数及波函数的交叠等描述方法,确定了考虑光晶格深度随时间线性变化的量子淬火动力学过程的转变时间.发现在转变时间之前,体系对于淬火过程没有响应.当演化时间超过转变时间后,系统开始迅速响应,涡旋数及体系的波函数开始迅速变化.当演化时间足够长时,系统将达到稳态.另外还发现,在上述动力学过程中,由于体系中自旋-轨道耦合的存在,系统在空间中的密度分布与自旋在空间中的结构始终相伴生,即具有拓扑结构的磁斯格明子(反斯格明子)的中心位置始终与体系密度分布的极小值位置相对应.     

低能Kr+离子束诱导蓝宝石晶体实验研究

使用微波回旋共振离子源制备蓝宝石(A向)自组织纳米结构,研究不同入射角度下Kr+离子束刻蚀蓝宝石表面形成的自组织纳米结构及其形成过程.采用等离子体与离子束刻蚀设备在不同入射角度下对蓝宝石样品表面进行刻蚀并通过Taylor Surf CCI2000非接触式表面测量仪和原子力显微镜分别对刻蚀后的蓝宝石样品的刻蚀速率及表面形貌进行分析.研究表明:当离子束能量为400eV,加速电压为200V,离子束流密度为310μA/cm2时,小角度入射下,蓝宝石样品表面出现纵向尺度较小的有序点状纳米结构;随着入射角度的增加,样品表面形成条纹状纳米结构,30°时形成短程有序且纵横比为0.87的条纹状结构;入射角度继续增加,纵向高度减小直至纳米结构消失;当角度达到60°附近,蓝宝石表面又出现条纹状结构,70°时形成了短程有序且纵横比为1.07的条纹状结构.自组织纳米结构的形成先以"岛状"形式出现,随后岛上生长出条纹状纳米结构,随着刻蚀时间的增加,岛状条纹结构纵向尺度增大且有序性增强,纳米结构的横向周期不变.     

场频率变化时多光子J-C模型中原子的动力学特性

利用多光子J-C模型,在旋波近似下,研究了场频率随时间变化时二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中原子的动力学特性,分析了光场频率随时间以正弦函数形式作小量变化的典型情况,利用数值计算方法给出原子算符S3(t)平均值随时间的演化曲线.研究结果表明:原子算符S3(t)平均值随时间的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值u越大调制作用越强.     

横向限制下凝固微观组织演化的相场法模拟

凝固过程中横向限制挡板的存在对晶体微观结构的演化存在重要的影响, 不同性质的横向挡板将产生不同的限制效应, 对最终凝固微观组织形成起着决定性作用. 本文利用非等温相场模型, 定性地模拟了纯金属Ni凝固过程中横向限制的存在对其枝晶微观形貌演化的影响, 研究了不同尺寸及性质的横向挡板对枝晶微观结构形成的影响, 讨论了横向限制对不同初始枝晶间距枝晶形貌发展的作用. 计算结果表明, 横向限制挡板的存在将直接影响凝固过程中微观组织的形貌演化过程并最终改变微观结构. 随着横向挡板间距的减小, 微观组织变化更加明显; 挡板初始温度越低, 枝晶形貌改变越明显; 初始枝晶间距越大, 形貌变化越明显; 不同挡板高度对微观结构具有基本相同的影响. 关键词： 相场模拟 微观组织演化 横向限制     

多光子J-C模型中频率随时间变化场的反聚束效应

利用多光子J-C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场的反聚束效应.利用数值计算方法给出反映场反聚束效应的二阶关联函数随时间的演化曲线.研究结果表明:场二阶关联函数的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值 u越大调制作用越强,在场频率振荡的幅值u大于一定值后,场二阶关联函数随时间的演化呈现出周期性振荡特性,其振荡周期与场频率变化的周期一致.     

动态外场作用下Ising自旋体系的非平衡动态相变

系统地考察了Ising自旋体系的动力学方程对三种不同性质的驱动外场（正弦波 、方波和锯齿波）的动态响应及其相应的非平衡动态相变特征.在正弦波和方波的驱动场 作用下，体系存在分别对应于低温对称破缺的铁磁有序态和高温对称顺磁无序态的动态非平衡转变，相应的动态转变相界上存在区分连续转变和非连续转变的三临界点；而锯齿波驱动 场情形下体系始终维持对称性破缺的有序态.体系动态转变表现出的上述差异与作用外场的驱动特征有关.确定了表征相应动态相变相界的临界驱动外场振幅h0C和频率 ωc、体系的温度tc, 并给予了分析讨论 关键词： Ising自旋体系 非平衡动态相变 对称性 平均场     

矩形磁性纳米点动力学反磁化过程的微磁学研究

采用微磁学模拟方法研究了初始态为C形磁结构的矩形CoFe纳米点在方波脉冲场作用下的动力学反磁化过程.研究发现,随着脉冲场强的增强,磁体的反磁化模式发生了改变.当场强较弱时反磁化过程通过畴壁移动-单涡旋的形成和移动来完成;当场强较大时反磁化过程模式转变为畴壁移动-双涡旋的形成与移动;在更强的场强下反磁化过程通过畴壁的移动-多涡旋的形成与湮没来实现.由于反磁化模式随场强的变化而改变,反磁化时间随场强的增大出现振荡变化现象. 关键词： 动力学反磁化过程 反磁化时间 微磁学模拟     

低场固体NMR研究纳米复合凝胶结构与动力学

纳米复合水凝胶复杂的微观结构和动力学决定了其宏观性能,阐明其结构和动力学的非均匀性对揭示凝胶相变机理、认识其宏观物理和化学性质和设计新型高分子凝胶都具有重要意义.通过合成不同粘土含量的系列聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)/锂藻土纳米复合水凝胶,运用多种先进的低场固体NMR技术详细研究了凝胶微观结构和动力学的非均匀性.首先建立了分析多组分凝胶体系中刚性和柔性高分子组分相对含量的计算方法,然后在不同粘土含量下,通过测量凝胶FID信号和质子T1定量研究了凝胶中刚性和柔性高分子组分的相对含量;通过偶极滤波双量子NMR实验,研究了体系中与交联密度关联的残余偶极作用参数随黏土含量的变化.结果表明:在纳米复合水凝胶中,随着粘土含量的增加,凝胶中聚合物的刚性相增加,而柔性相下降,当粘土含量达到12%(Wclay/Wwater)时体系中的刚性相含量趋于平衡.多量子实验结果表明,随着粘土含量的增加,纳米复合水凝胶中高分子链的残余偶极作用参数逐渐增大,反映了体系中高分子链的受限运动和二维无机纳米片层形成的物理交联密度增大的趋势.     

时间整形飞秒激光诱导熔融硅表面纳米周期条纹的电子动力学研究

研究了时间整形飞秒激光在熔融硅表面诱导纳米周期条纹结构的电子动力学过程.通过引入非线性电离机制和表面等离子激元的瞬态作用机理,建立了关于时间整形飞秒激光诱导和调控熔融硅表面纳米周期条纹结构的电子动力学模型,并应用该模型研究获得了纳米条纹周期与时间整形脉冲时间间隔的定量关系.理论研究结果表明,通过调节时间整形脉冲的时间间隔可以实现操控表面等离子激元与激光瞬态干涉过程中的波矢配对,最终可实现对诱导的纳米条纹周期的调控.此模型预测得到的纳米条纹周期与实验结果符合得很好.该研究对于深刻理解整形脉冲链诱导材料表面纳米周期结构的电子动力学操纵机制以及对条纹周期的调控都具有重要的理论价值.     

基于Logistic函数模型的纳米自组装动力学分析

利用快速混合停流吸收(stopped-flow absorption)技术,研究了半胱氨酸分子介导的金纳米棒线性自组装过程的动力学性质.通过观测金纳米棒的表面等离激元动态吸收光谱,分析其自组装动力学行为及其与组装结构之间的关系.研究表明,传统的二阶反应动力学理论模型在描述金纳米棒自组装动力学行为上存在明显的局限性.由此,我们提出了基于Logistic函数的新的动力学分析模型.与传统的理论模型相比,新的理论模型具有更好的普适性,不仅适用于定量分析不同速率的金纳米棒自组装动力学特征,还提供了一种更加准确地描述组装初期动力学行为的方法.此外,这种新的动力学分析方法还有助于理解和建立金纳米棒组装动力学特征与组装体结构之间的关联.